乘风破浪的5G了解一下

当今，我们生活在一个充满电磁波的星球上。在自然界，云层中的雷鸣闪电会发射电磁波。在生活中，手机、微波炉、电磁炉、电脑等家电设备也会发射电磁波。

这些电磁波有强有弱，有高有低，有远有近，早已不是什么新鲜事。

而5G高频率的引入、IoT设备数量暴涨，以及各种智能硬件的功能升级，都在让我们习以为常的电磁环境，变得愈加复杂。

在这样的大背景下，如何设计出依然能够满足电磁兼容性EMC认证要求的产品，对硬件工程师来说，就是一件极具挑战性的事情了。

既能安内，也要攘外：不可或缺的EMC

首先需要澄清的是，电磁波种类虽多，却并不一定都有害健康。

只有当电磁强度达到一定程度，才会产生电磁污染。像是多年来许多国家长期跟踪的移动手机电磁波问题，事实就证明对人体健康并不会产生危害性。

而为了最大程度地保证电磁波的安全性，EMC电磁兼容性就普遍被工业界提上日常。

简单来说，就是要求电子设备既能够在电磁环境中保证整个系统的稳定工作，不会受到一点干扰就罢工;也要具备良好的“外交能力”，不对外部环境中的其他环境造成过大的干扰，比如充电玩手机时屏幕不听使唤，出现乱跳、翻页等诡异现象，就是劣质充电头产生了电磁波干扰的锅。

为了让用户家里的电子设备都能够和平共处，相关的EMC电磁兼容性就成为产品顺利进入市场的前提条件，各个行业也都有着对应的EMC认证标准。

那么，5G的规模化商用又造成了哪些新问题呢?

我们不妨顺着可能变化的“干扰源”来梳理。

首先，由于5G网络频段较高的特性，决定了其覆盖范围小于3G/4G网络，也就需要大规模部署小基站，电磁兼容挑战也就应运而生。

最新出现的电磁干扰源“微基站”，由于毫米波穿透力差，衰减大，就需要配备大量的电磁屏蔽器件，来达到更高的抗干扰能力。

继续向前，会发现伴随着5G的部署升级，联网设备及大众身边的天线数量也在指数级地增加，各个频率、设备之间也有可能会互相干扰。

智能手机有个测试项目叫单音灵敏度，就是在距离通道一定频率间隔处施加一个强干扰单音信号，观察手机灵敏度会恶化多少。如果电磁波干扰的是心脏起搏器、人工肺泵、汽车行驶，或者是赛博朋克们植入体内的脑机呢?

抛开这些极端情况，即使电机工程师来将电磁屏蔽控制在安全范围内，但越来越多的电子设备集体散热，也够大众受的。

电磁波辐射后引起机体升温，由此产生的热效应，尽管目前伤害不明显，但长期接触下来到底会不会影响健康，科学界至今没有确切答案，5G的到来自然又增加了新的不确定性。

攻守之间：电磁兼容的5G式挑战

既然“攻方”出了牌，那“守方”自然也得有后招。

可是5G也让不少老招失灵了。

一般情况下，工业界降低电磁干扰的方法就跟“新冠抗疫”一样：

一靠阻断传播，把通路切断直接让可能干扰的电磁波过不来，比如滤波法(增加电抗器和 EMI滤波器，从电路层面减少传导骚扰)、屏蔽法(使用带有屏蔽的双绞线，抑制电磁波的辐射)、接地法(地层的增加可以有效提高PCB的电磁兼容性)、隔离法(动力线与其他弱电信号线分开走线)等等。

二靠增强“体质”，在电子设备中加入更多的电磁屏蔽和导热器件，解决产品间电磁屏蔽和散热问题。比如尽量选用自身发射小的芯片，避免使用大功率、高损耗器件等等，都能将辐射控制在安全水平内。